电化学刻蚀半导体InP纳米多孔阵列及机理研究

作     者：申慧娟 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡陈果;廖克俊;刘爱民

授予年度：2006年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：电化学刻蚀 多孔InP 侧蚀 电流振荡 

摘      要：用电化学方法制备纳米多孔阵列具有操作简单、成本低廉和低损伤等优点,生长的孔的尺寸可以在纳米和微米量级之间变化。早在1990年,人们就已经用这种方法制备出了多孔Si。在它的激励下,越来越多的目光也开始转向了Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体,因为他们具有很高的载流子迁移率和特殊的光学性质等。但是刻蚀Ⅲ-Ⅴ化合物半导体要比Si复杂的多,至今还没有完全理解其形成机理。 本文选择半导体InP作为研究对象,因为InP具有很多优于GaAs的性质。实验发现在不同条件下可以产生不同的多孔结构,可以预见,如果刻蚀条件选择适当,就会形成规则的纳米多孔阵列。 本文发现大多数刻蚀后的样品,大孔层的上面往往被一层微孔覆盖,这种微孔的孔径要比大孔小的多。本文对样品表面预留划痕并进行刻蚀,发现刻蚀后,有划痕的部分比完整样品表面优先出现大孔。文中对这种情况进行了分析,表明表面预处理对刻蚀初始位置的影响很大;还发现在一定条件下形成的孔壁存在侧蚀现象,某些孔壁还表现出:随着孔深增加,孔壁较为光滑,侧蚀程度明显减小的特征。文中对此进行了分析,有望得到具有光滑孔壁的多孔阵列。本文通过对不同掺杂浓度的样品进行刻蚀,发现重掺杂的样品刻蚀出的孔在深度和孔径上都比中度掺杂的大。 本文研究了刻蚀中出现的电流振荡现象。实验发现在电压较大的时候,存在电流的周期性振荡,其振幅随着外加电压的增加而增大;当外加电压小于1.3V时,大幅度振荡不会出现。除了大幅度周期性振荡外,在每个大幅振荡之间还有一些混乱的小幅振荡。文中通过对比典型的I-t曲线和刻蚀形貌,对这种大幅振荡和小幅振荡分别运用V. Lehmann和Jens模型成功地进行了分析。